水星

在九大行星中水星在轨道上前进的速度最快。水星以平均每秒4789千米的速度在轨道上飞跑，绕太阳1周仅仅只需要87969日。水星与地球的会合周期是11588日，大约是个月的时间，当水星经过太阳和地球之间，如果正碰上水星在远日点的位置时，水星和地球的距离最近。这时它们相距只有8000万千米，它的视直径只有12″。不过这个时候水星被太阳照亮的一面背对着我们，所以我们无法看到它。当水星转到和地球相对的太阳另一面时，它与地球的距离可以远到22000万千米。那时它向着我们的一面被太阳照亮，很容易在望远镜里看到它，但是它的圆轮直径已经缩小到只有4″5了。

水星是内行星，所以它像月亮有月相一样，表现出一连串的相位变化，在它与地球的一个会合周期里这些位相连续地变化着。

由于我们只用肉眼是看不到水星的视圆面，所以也看不到水星的位相变化。当哥白尼提出日心论的时候，那些维护地心论的人就以水星、金星没有相位变化来为地心论辩解；他们说：“如果水、金两星在地球的轨道之内环绕太阳运行，它们便应该表现位相”。哥白尼当时就回答他们说：“上帝将使人们发明仪器帮助视力，有一天你们会看见这些位相的。”后来果然如哥白尼预言的那样，伽利略发明了天文望远镜以后，他首先看到了内行星的位相变化，给哥白尼的日心论以强有力的支持。

水星在绕太阳公转的同时本身也在自转着。过去一直、认为水星的自转周期与公转周期相等，也是87969日。后来测量仪器有了发展，在1965年利用射电方法测得水星的自转周期是58646日。天文学家立刻就发现水星的这个新测定的自转周期恰与它的公转周期之比为2：3，也就是说水星每自转3圈所需的时间，恰好是它绕日公转两圈的时间。这种现象在天体力学上称为自转-公转耦合现象。耦合当然不是巧合，它是行星动力学演化的结果，是揭示太阳系起源和演化所必须研究的一个内容。

由于水星自转-公转耦合现象，使水星上的时间和季节概念与地球上大不相同。如果我们把两次日出东方的时间间隔称为一个太阳日，那么水星上的一个太阳日竟长达176个地球日，也就是说水星上的一天等于地球上的两年。在太阳系九大行星当中，水星的昼夜是最长的了，水星上的时间是多么有趣呀！在九大行星中它离太阳最近，转动。又最快，所以水星的一年最短，可是水星上的一天却又最长！

水星没有卫星，所以在那里没有“月”的概念。水星的自转轴与它公转轨道面几乎垂直，所以在水星上没有随纬度不同的季度变化。由于水星在近日点时总是以同一经度朝着太阳，在远日点时总是以相差90°的经度朝着太阳，所以在水星上会随着经度不同出现季节变化，这也是太阳系中的一大奇观。

水星比地球小得多，它的半径是地球半径的383％，约2440千米。它的质量是333×1026克，平均密度是546克／厘米，只比地球的平均密度略小一些。水星表面上物体的逃逸速度很小，只有每秒43千米。

美国在1973年11月3日发射的“水手10号”行星际探测器，是迄今为止向水星发射的唯一的探测器。在“水手”10号飞向水星和环绕水星飞行的17个月旅途中，它在1974年3月29日、9月21日和1975年3月16日三次经过水星附近。在靠近水星的时候它探测到许多有关水星的情报，发回了大量清晰的电视传真照片和大量的宝贵数据。

由于水星的直径比地球小得多，密度却又与地球差不多，因此估计水星具有一个巨大的铁质内核。水星核的质量占水星总质量的70％～80％，铁核的一部分处于液态。在铁核的外面有一层厚约500～600千米的硅酸盐包层。水星有一个和地球相似的内核，又有一个与月球相近的表面，这是它与其它行星都不相同的独特之处。

水星是离太阳最近的一颗行星吗？这个问题已经提出多年了。早在1859年法国天文学家勒维耶发现水星近日点进行值偏高，比根据牛顿定律算出来的理论值要快，大约每世纪要快38″。当时就引起天文学家们的猜测，这偏高的值会不会是由于一个比水星更靠近太阳的行星引力所引起的呢？于是在天文学界掀起了一个搜寻水内行星的热潮，甚至有人声称发现了这颗行星，并给它起名为“火神星”。后来虽经过多年的努力搜索，却谁也没有看到过这颗“火神星”。而且理论计算也解决了这个偏高值的问题，看来根本就不存在什么水内行星。尽管如此人们仍不放弃对它的搜索。

水星近日点进动是一个很有趣的天文现象，对它的研究也很有意义。

水星近日点进动主要是由于各大行星作用在水星上的万有引力引起的。但是在经过仔细地计算了各大行星的摄动以后，还剩下一些进动找不到影响的原因。这个多出来的进动值很小，据纽康的测定每一百年只有约43″。别看这个近动值很小，但是正是由于它的存在向牛顿定律提出了巨大的疑问。人们找不到水内行星，只好设想各种因素的影响以解释这多余的进动，但是一直没有得到比较满意的解答。直到爱因斯坦创立了广义相对论以后才成功地给出了答案。根据广义相对论的理论计算，行星在绕太阳1周以后，它在轨道上的近日点将向前进动。

对于水星的近日点进动所计算的值与用牛顿万有引力定律所计算的值每世纪相差43″03，这个差值与观测到的情况十分接近。广义相对论不但解决了水星近日点进去之谜，而且反过来水星近日点的进动成为天文学家对广义相对论的最有力的验证之一。当然影响水星近日点进动的因素还很多，任何一个微小的因素，比如太阳的扁率都对它有直接影响，因此进一步深入研究这个课题仍然是十分必要的。

飞向水星

水星是离太阳最近的1颗行星。在18世纪末，人们发现水星的圆面上，有形状不规则的暗斑点。到19世纪末，对水星进行了更仔细的观测，其中最值得注意的是，意大利的天文学家斯基帕雷利（1835～1910年）对水星的观测和研究。他根据1881～1889年对水星的观测，绘出了水星图。后来的观测者，又陆续绘了不，少的水星图。1942年，法国的李约在法国的日中峰天文台，用望远镜描绘了水星的素描图。

20世纪30年代，人们想用照相的方法取得成功的水星照片。1931年，天文学家凯尼塞在法国弗拉马利翁天文台拍成了水星表面的照片，是拍摄的水星圆面上带有黑斑的第一批照片。以后，随着望远镜口径的加大，及放大的倍数的加大，法国的日中峰天文台，在1942～1944年成功的拍摄了大量水星照片。多耳伏斯根据这些水星照片，绘制了第一张照相水星图。

天文学家们经过长时间对水星的观测和研究，探明了水星运行的轨道、大小、质量、公转和自转的周期。随着空间技术的发展，美国在1973年11月3日，向水星发射了“水手10号”行星际探测器。这是人类向水星发射的第一个探测器。它长途跋涉行将近5个月，航程达4亿千米，终于在1974年3月四日到达水星上空，在距水星背阳面756千米外飞过水星后，便进入围绕太阳的轨道。在“水手10号”第一次成功地通过水星后，它运行的周期被准确地调整到175938日，水星的公转周期为87969日。所以当水星绕太阳运行2。圈后，探测器又回到原来的位置与水星相会。于是，探测器便每隔176天飞过水星上空一次。1974年9月21日，探测器第二次从水星上空飞过。1975年3月16日，又第三次从水星上空飞过。这个“水手10号”行星际探测器，还发回大量清晰的水星电视照片和数据，为科学家们研究和绘制水星图，提供了宝贵资料。在探测器第三次从水星上空飞过后的3月24日，它与地面失去联系。以后“水手10号”虽仍然每隔176天飞过水星上空一次，但再也不能为人们提供任何水星上的消息了。它默默无闻地成为绕太阳运行的人造行星。

形态忽隐忽现的水星

水星是紧靠着太阳旋转的行星，它的轨道与其它行星稍微有些不同。

地球和金星等的轨道近似圆形，而水星的轨道却是椭圆形的。近太阳时距离为4597万千米，远太阳时竟远离6977万千米，相差2380万千米。

水星沿轨道飞奔的速度随着远近距离而异，有时快，有时慢。近太阳时每秒钟跑56千米。距离太阳远时，每秒钟只跑37千米。和地球的平均速度每秒298千米相比，可算是一个“飞毛腿”的星星了。水星绕太阳1周仅需要88天，也就是水星的1年。

水星确实是一个活跃的星星，它从东方发白的天空刚一出现，却又显露在夕阳西下后的西方天空。它只把面孔露出来一会儿的功夫，却又缩了回去。欧美把它叫作“墨丘利”。墨丘得是在罗马神话中出现的一个神使的名字。他头上戴着有翅膀的帽子，穿一双长翅膀的靴子，手里还拿着一根作为拐杖的棍子。

仅露半身的水星

水星的半径只有2420千米，是绕太阳运转的九大行星中最小的一个。由于距地球较近，所以看起来有二等星到负一等星的光度。然而，水星公转的轨道是在地球公转轨道的里面，因此只能看到它的半月形和月牙形，就连在地球轨道里面旋转的金星也是如此。水星和金星相对着地球跑到太阳的背面时，本来应该照亮它们的全部面孔，但由于太阳光太强，我们就看不见它们了。

水星和金星来到太阳和地球之间的时候，太阳只照亮了他们的背面，所以也看不到他们，只有在这个时间之外，我们才能看到水星和金星的一部分，因而他们显露出来的也终是月牙形或者是凸出一点儿的半月形。

详细的观测，发现水星自转的周期是56天到62天之间（平均59天），并且以107天到185天之间（平均176天）的周期交替着昼夜。昼和夜如此之长致使水星表面在昼间的温度高得惊人，例如赤道附近，可能超过400℃。

可是一到夜间，温度又一个劲儿的下降，那时又变成极为寒冷的世界了。

水星上，你来我往的寒暑交替，在地球上是无法想象的。

离太阳最近的水星

水星是离太阳最近的行星。按个子大小，它排倒数第二。喷气式飞机只要用10几个小时就能绕水星飞行1圈。

水星与太阳的平均距离是5800万千米，还不到地球与太阳平均距离的40％。如果到水星上去看太阳，比我们在地球上看到的太阳要大6倍多。

因为水星离太阳近，轨道半径小，而运行的速度又最快——大约每秒48千米，所以它绕太阳转1周所需要的时间是九大行星中最短的——88天。你看，地球上过1年，水星已经绕着太阳转了4圈了。它可真是一个精悍瘦小的“长跑健将”。难怪古罗马人给它起名叫“墨丘利”，因为墨丘利是神话中的天使，它行动敏捷，是专为众神传送信息的。

要测定水星的自转周期，此较困难，一是因为水星离开太阳很近，常常被淹没在光辉夺目的阳光里；二是因为它的表面没有什么时显的特征，可以作为精确测定的标记。上世纪末，有人把水星表面一些模糊的斑纹作为标记进行观测，测出水星自转1周，等于地球上88天左右，也就是说，水星同月球一样，自转周期与公转周期相等，也是始终以半面朝着太阳。对于这个结果，几十年来，人们信以为真。直到1965年4月，射电天文学家才测出水星的自转周期是5865天，差不多是它公转周期的2／3。水星自转3圈，就过了2个“水星年”！

1974年、1975年，美国发射的“水手10号”探测器，发回来水星的电视图像，人们看了不禁惊奇地叫起来，“多么像月亮的表面啊！”

看起来像月亮的水星

水星与月亮的个子大小差不多。水星的直径是4878千米，月亮是3480千米。在九大行星中，除了冥王星，都比水星个儿大。

月球上没有一滴液态的水，水星上也没有水。这当然同它的名字是不相称的。

月球上几乎没有大气，水星上也没有，如果有也是非常稀薄。而且天文学家认为，水星可能也和月球一样，在它们形成初期，原始大气很稠密，但是因为它们的质量小，对表面物体的吸引力小，拉不住活蹦乱跳的大气分子，所以经过长年累月的不断逃逸，现在已经所剩无几了。水星极为稀薄的大气里含有氦、氢、氧、碳、氩、氖、氙等元素成分。

由于没有大气和水的调节，水星和月球一样温度差别很大：向着太阳的一面，温度最高有400℃，连铅、锡等金属都会被熔化；见不到阳光的一面，温度下降到零下160～170℃，成了酷寒的低温王国。水星上没有四季的变化。

没有了大气的保护，水星表面留下了许许多多流星撞击的痕迹，布满了大大小小的环形山。看来，“环形山是月球的特产”这种说法应该修改了。此外，水星上还有平原、裂谷、盆地。但是，也有一些特征是月球上没有的，比如，在有些环形山中间，夹着陡壁悬崖，这些悬崖有3000米高，几百千米长。

在我们地球上看来，水星还同月球一样有位相的变化。这是因为它离太阳近，水星公转轨道在地球公转轨道的里面，这样，当它绕着太阳公转的时候，有时候把被太阳照亮的半面对着我们，有时候把背着太阳黑暗的半面对着我们，所以看起来水星就有盈亏圆缺的变化了。

地球上观水星

在地球上观水星是可能的，但是比较困难。据说，伟大的天文学家哥白尼想亲眼看看水星，可一生也没有如愿。还是因为水星离太阳太近，简直同太阳形影不离。它好像是在同我们捉迷藏，有时候躲到太阳身后，我们根本看不见；有时候跑到太阳前面，淹没在夺目的阳光里。只有当它转到太阳的两侧，并且离开太阳比较远的时候，我们才有可能在黄昏太阳落山之后，看到它出现在西方地平线上空，成为暮色苍茫中的“昏星”。在早晨，它有可能出现在破晓的东方地平线附近，成为曙光微曦中的“晨星”。它跟着太阳的前后出没；时间相差不会超过2小时。

当水星转到地球和太阳中间，有时候我们会在太阳圆面上看到一个小黑点掠过，这种现象称为水星凌日。水星凌日的发生条件和发生日食的条件相似，每100年平均发生13次，上次水星凌日发生在19跖年11月13日。

水星的外表像月球，它的内部结构却像地球。它有一层固体外壳，里面是一个巨大的铁质核心。地球是一个巨大的磁体，水星也是一个有磁场的行星。

水星没有卫星，是个孤零零的“光杆司令”。

寒暑之差甚大的水星

前面提到过水星自转的周期，也就是说水星本身转1圈的时间是88天。水星绕太阳旋转1周的时间（公转周期）也恰好是88天。因此，水星只有一面对着太阳，和月亮只有一面朝着地球一样。

这样一来，在1年当中对着太阳的那一面，永远是白天没有黑夜，再加上水星上面没有大气，太阳光直射在光秃秃的表面上，这就造成了极高的表面温度。

与此相反，在水星的背面，由于太阳光照不到它，所以永远是寒冷的漫长黑夜。